Осциллограф начинающим 4

Рейтинг: 0 / 5

Подробности: Категория: Практические советы; Опубликовано: 18.01.2018 11:54; Просмотров: 2538

Понравилась статья - поделись с друзьями

(Продолжение. Начало в Осциллограф начинающим 1-3)
Очень удобно пользоваться осциллографом при диагностике и налаживании цифровых схем. Осциллограф в удобной графической форме покажет логические уровни, импульсы. С его помощью можно найти паразитные импульсы, которые есть там, где их не должно быть, можно проверить работу логических элементов, счетчиков, других «единиц» цифровой схемы. Убедиться в исправности их входов и выходов. Найти поврежденные, частично работоспособные выходы и др.
Работа с осциллографом при диагностике цифровых схем имеет некоторые характерные особенности. В цифровой схеме практически никогда не бывает отрицательных, относительно общего минуса, напряжений (во всяком случае, не должно быть, хотя и могут быть выбросы от емкостей и индуктивностей, если таковые имеются в схеме). Все напряжения, импульсы и логические уровни примерно одной размерности.

Перед началом работы осциллограф нужно переключить на импульсный режим (переключатель входа Y - в крайне-левое положение, если это С1-65, конечно). А нулевую отметку нужно опустить вниз, так чтобы при отсутствии сигнала линия была ниже нулевой отметки экрана на половину напряжения питания логической схемы. Например, при напряжении питания «логики» 5V, нужно установить цену деления (V/деление) 1V/деление, и регулятором баланса опустить линию вниз на 2,5 деления (рисунок 1). Это так будет выглядеть на экране логический ноль (если речь идет о микросхемах серии К561), а логическая единица -как показано на рисунке 2 (или около того).
На рисунке 3 приводится фрагмент логической схемы, - два элемента микросхемы К561ЛН2, включенных последовательно.
Питание 5V. Кругами с буквами «А», «В» и «С» обозначены точки подключения щупа «Y» осциллографа. Все измерения относительно общего минуса (оплетку кабеля или клемму «корпус» осциллографа подсоедините минусу питания исследуемой схемы).
Вход первого инвертора (выв. 1) никуда не подключен. Если на него подключить щуп, осциллограф покажет логический ноль (рисунок 1). Но, фактически, там ведь не ноль и не единица, а третье, - высокоомное состояние, так как вход никуда не подключен. Как узнать ноль здесь или обрыв? Для того чтобы обнаружить высокоомное состояние нужно чтобы металлический кончик щупа вашего осциллографа был достаточно длинным, - таким чтобы поставив его на вывод микросхемы (или на печатную дорожку), вы могли бы прикоснуться к нему пальцем. Наводки с вашего тела поступят на щуп и, если здесь высокоомное состояние, линия на экране осциллографа станет размытой или будет состоять из множества хаотически движущихся черточек или синусов (рис. 4).
А вот в точках С и В будут четкие логические уровни, - на В будет единица (рис. 2), а на С - ноль (рис. 1). Наводки с вашего тела на экране не будут видны, так как они будут зашунтированы относительно низким выходным сопротивлением логического элемента.
Выходы логических микросхем серии К561 (и многих других серий) состоят из двух ключей, один из которых подключает выход к минусу питания (когда логический ноль), а другой к плюсу (когда логическая единица). Если один из этих ключей выходит из строя как раз и возникает высокоомное состояние логического нуля или единицы. Допустим у первого инвертора (рис 3) поврежден ключ, соединяющий выход с минусом питания. При этом, подключив щуп осциллографа в точку В мы увидим единицу (рис. 2), но если прикоснемся пальцем к щупу линия расплывется и картинка будет как на рисунке 5. Таким образом, мы узнаем, что у данного логического элемента неисправен выходной ключ логического нуля.
Теперь подадим на вход нашей схемы какие-нибудь прямоугольные импульсы (рисунок 6).
Прямоугольные импульсы с хорошей крутизной фронтов и спадов на экране обычного аналогового осциллографа видны без фронтов и спадов, то есть, только нижний и верхний перепады, а фронты и спады настолько тонкие, что электронно-лучевая трубка их не отображает. Это нормально, это говорит о хорошей крутизне импульсов.
Допустим в точке А (рис. 6) импульсы, форма которых показана на рисунке 7.
Пройдя через инвертор (точка В) картинка как бы переворачивается, и мы видим такие же импульсы, но как бы, отраженные по вертикали (рис. 8). А в точке С, после еще одной инверсии, импульсы будут такими же как на входе (рис. 7).
Если на экране вы увидите сразу две линии одновременно (нуля и единицы), подстроите период развертки переключателем
«Время/деление», так чтобы импульсы были хорошо различимы. А чтобы изображение было неподвижным, возможно, вам придется
подкрутить ручку «уровень».
А теперь попробуем посмотреть правильно ли работает двоичный двухразрядный счетчик (рис. 9). Любой двоичный счетчик, практически, делит поступающую на его счетный вход частоту. Причем от младшего выхода к соседнему старшему коэффициент деления
Предположим, на вход счетчика поступают импульсы, показанные на осциллограмме рис. 10. На младшем выходе (выход 1) двоичного счетчика (в точке А) их частота уже будет в
два раза меньше, а период в два раза больше (рисунок 11). Переставив щуп осциллографа на следующий, по стар-шенству, выход (выход 2) мы (в точке В) увидим импульсы, следующие с уже вчетверо большим периодом, чем входные, то есть, с вдвое большим периодом, чем импульсы на выходе 2 (рис 12). И так, на каждом следующем по старшенству выходе период импульсов будет удваиваться (а частота уменьшаться в два раза), по сравнению, с предыдущим выходом.
Здесь, так же, чтобы получить стабильное изображение, как в любом другом случае, нужно оптимально выбрать период развертки («Время/дел.») и установить уровень синхронизации (ручка «уровень»).
Допустим, осциллограммы рис. 11 и 12 были получены, когда на осциллографе было установлено «Время/дел.» 0,1mS. В таком случае, чтобы узнать период импульсов на выходе 1 счетчика (рис.9), по осциллограмме (рис. 11) отсчитываем число клеток между одинаковыми частями соседних полуволн, например, между их фронтами (началами). Получается четыре клетки, то есть, 0,4 mS. A на выходе 2 счетчика (рис. 12) между фронтами соседних полуволн будет восемь клеток (0,8 mS).
Полный оригинал статьи в формате PDF. 39Mb
Продолжение следует...
Литература: 1. Радиоконсруктор, №10, 2007, с.42-44.
РК 10-2016